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Prognosemodelle zur Erfassung von Entwicklungstrends in der Grundwasserqualität unter den Bedingungen einer sich wandelnden Umwelt

Christine Kübeck1, Reinhard Fohrmann1, Axel Bergmann1
1 IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH

O 12.5 in Grundwasserqualität

29.05.2014, 14:40-15:00, H19, NW II

 

Im Fokus dieser Arbeit steht der Einsatz von Prognosemodellen zur Berechnung des Wasser- und Stoffhaushalts in Grundwasserkörpern unter den Bedingungen einer sich wandelnden Umwelt. So wurden in verschiedenen Forschungsprojekten neben Auswirkungen klimatischer Änderungen und einer In- oder Extensivierung der Landwirtschaft auch ein Nachlassen des Nitratabbaupotenzials in Grundwasserleitern analysiert und hinsichtlich ihres Gefährdungspotenzials auf die Grundwasserqualität bewertet (u.a. www.dynaklim.de, DVGW 2013 und IWW 2010).

Unter Berücksichtigung verschiedener Klimaszenarien wurde im Rahmen des BMBF-Projektes „dynaklim“ für die Projektregion „Emscher-Lippe“ gezeigt, dass ein in der Zukunft steigender Beregnungsbedarf landwirtschaftlicher Nutzflächen zu einer wesentlichen Verschlechterung der Grundwasserkörper führen wird. Neben der entnahmebedingten Reduktion des Grundwasserdargebots (Barein et al. 2013) entstehen insbesondere durch die Bewässerung mit Grundwasser qualitative Risiken. Zur Abschätzung der Grundwasserbelastung hinsichtlich der prognostizierten Beregnungsmengen wurde ein reaktives Stofftransportmodell entwickelt, mit dem szenariengesteuerte Prognoserechnungen auf der Basis zu erwartender Klimatrends durchgeführt wurden. Insbesondere die Nutzung oberflächennaher Grundwässer für die Beregnung stellt neben der Düngung eine zusätzliche Eintragsquelle v.a. für Nitrat dar. Werden diese bei der Bemessung der N-Düngung nicht angerechnet, erhöht sich hierdurch der N-Austrag unter diesen Flächen und damit die Nitratbelastung des Grundwassers exponentiell.

Bei der Nutzung nitratfreier Grundwässern aus den tieferen Sedimentschichten zeigt sich dahingegen zunächst keine Belastung durch Nitrat, jedoch kann es zu einer Beeinträchtigung der Bodenzone durch Mineralausfällungen kommen. So weisen reduzierte Grundwässer z.T. hohe Schwermetallkonzentrationen auf, die im Kontakt mit Luftsauerstoff als Oxid-/Hydroxidphasen ausgefällt werden.

Die Nutzung von Prognosemodellen hat sich somit als wirkungsvolles Werkzeug erwiesen, mit dem die Auswirkungen verschiedenster Entwicklungsszenarien auf die Grundwasserressourcen quantitativ beschrieben und damit als Grundlage zur Erarbeitung nachhaltiger Bewirtschaftungskonzepte genutzt werden können. So konnte für die Projektregion „Emscher-Lippe“ beispielhaft gezeigt werden, dass eine weitere Bewilligung von Grundwasserentnahmen zur landwirtschaftlichen Beregnung nur nach kritischer Analyse der hydrogeochemischen Prozesse im Grundwasserleiter erfolgen sollte, um einer Verschlechterung des Grundwasserkörpers entgegen zu wirken.



Barein A, Werner F, Meßer J, Fohrmann R (2013): Prognose der Auswirkungen des Klimawandels auf das Grundwasser mit Hilfe eines Grundwasserströmungsmodells am Beispiel der RWW-Wassergewinnung Üfter Mark.- dynaklim-Publikation Nr. 42. www.dynaklim.de

DVGW (2013): Konsequenzen nachlassenden Nitratabbauvermögens in Grundwasserleitern,- Abschlussbericht, Forschungs- und Entwicklungsvorhaben W1/06/08.

IWW (2010): Ein Prognosewerkzeug zur Berechnung der Nitratausbreitung in wasserwirtschaftlich genutzten Grundwasserleitern (WaWi-Prog).- Abschlussbericht, FKZ 16 IN 0436/0437.



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Letzte Änderung 01.11.2013